ชิป Neuromorphic ตรวจจับการสั่นของความถี่สูง

วิศวกรรม Neuromorphic เป็นแนวทางใหม่ที่มีแนวโน้มว่าจะเชื่อมช่องว่างระหว่างปัญญาประดิษฐ์และปัญญาประดิษฐ์ ทีมวิจัยสหวิทยาการที่มหาวิทยาลัยซูริก, ETH ซูริก และโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยซูริกได้ใช้วิธีนี้เพื่อพัฒนาชิปที่ใช้เทคโนโลยี neuromorphic ที่จดจำสัญญาณชีวภาพที่ซับซ้อนได้อย่างน่าเชื่อถือและแม่นยำ นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อตรวจจับการสั่นของความถี่สูง (HFOs) ที่บันทึกไว้ก่อนหน้านี้ได้สำเร็จ คลื่นเฉพาะเหล่านี้ซึ่งวัดโดยใช้คลื่นไฟฟ้าสมองในกะโหลกศีรษะ (iEEG) ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่มีแนวโน้มว่าจะระบุเนื้อเยื่อสมองที่ทำให้เกิดโรคลมชักได้

ซับซ้อน กะทัดรัด และประหยัดพลังงาน

นักวิจัยได้ออกแบบอัลกอริธึมที่ตรวจจับ HFO โดยการจำลองโครงข่ายประสาทธรรมชาติของสมอง ซึ่งเรียกว่าโครงข่ายประสาทเทียมขนาดเล็ก (spiking neural network - SNN) ขั้นตอนที่สองเกี่ยวข้องกับ SNN อย่างง่ายในชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์ขนาดเท่าเล็บมือที่รับสัญญาณประสาทโดยใช้อิเล็กโทรด ซึ่งแตกต่างจากคอมพิวเตอร์ทั่วไป ประหยัดพลังงานอย่างมหาศาล ทำให้สามารถคำนวณได้ด้วยความละเอียดชั่วคราวที่สูงมาก โดยไม่ต้องอาศัยอินเทอร์เน็ตหรือคลาวด์คอมพิวติ้ง Giacomo Indiveri ศาสตราจารย์จาก Institute for Neuroinformatics of UZH และ ETH Zur-ich กล่าวว่า "การออกแบบของเราช่วยให้เราจดจำรูปแบบ spatiotemporal ในสัญญาณทางชีวภาพได้แบบเรียลไทม์

การวัด HFO ในห้องปฏิบัติการและนอกโรงพยาบาล

ขณะนี้นักวิจัยกำลังวางแผนที่จะใช้สิ่งที่ค้นพบเพื่อสร้างระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่จดจำและตรวจสอบ HFO แบบเรียลไทม์ได้อย่างน่าเชื่อถือ เมื่อใช้เป็นเครื่องมือวินิจฉัยเพิ่มเติมในห้องปฏิบัติการ ระบบสามารถปรับปรุงผลลัพธ์ของการแทรกแซงทางศัลยกรรมประสาทได้

อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่สาขาเดียวที่การรู้จำ HFO สามารถมีบทบาทสำคัญได้ เป้าหมายระยะยาวของทีมคือการพัฒนาอุปกรณ์สำหรับเฝ้าติดตามโรคลมบ้าหมูที่สามารถใช้นอกโรงพยาบาลได้ และทำให้สามารถวิเคราะห์สัญญาณจากอิเล็กโทรดจำนวนมากได้ในช่วงหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน "เราต้องการรวมการสื่อสารข้อมูลไร้สายที่ใช้พลังงานต่ำไว้ในการออกแบบ เพื่อเชื่อมต่อกับโทรศัพท์มือถือ เป็นต้น" Indiveri กล่าว Johannes Sarnthein นักประสาทวิทยาจากโรงพยาบาล UniversityHospital Zurich อธิบายเพิ่มเติมว่า "ชิปแบบพกพาหรือฝังได้เช่นนี้สามารถระบุช่วงเวลาที่มีอัตราการชักสูงหรือต่ำได้ ซึ่งจะทำให้เราสามารถส่งมอบยาเฉพาะบุคคลได้" การวิจัยเกี่ยวกับโรคลมชักนี้กำลังดำเนินการที่ศูนย์โรคลมชักและโรคลมชักซูริก